大规模风电接入的柔性直流电网故障电流协同抑制方法

江守其; 李国庆; 辛业春; 王丽馨; 杨勇

doi:10.7500/AEPS20200517005

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大规模风电接入的柔性直流电网故障电流协同抑制方法

研制与开发 | 更新时间：2025-06-16

- 大规模风电接入的柔性直流电网故障电流协同抑制方法
- Coordinated Suppression Method for Fault Current of Flexible DC Power Grid Integrated with Large-scale Wind Power
- 电力系统自动化-方正平台 2020年44卷第23期页码：125-134
- 作者机构：
  
  现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术教育部重点实验室（东北电力大学），吉林省吉林市 132012
- 作者简介：
  
  江守其(1991—)，男，博士研究生，主要研究方向：柔性直流输电技术及其仿真建模。E-mail：m15043264368@163.com
  李国庆(1963—)，男，博士，教授，博士生导师，主要研究方向：电力系统安全性分析与控制、电力系统继电保护和柔性直流输电技术。E-mail：lgq@neepu.edu.cn
  辛业春(1982—)，男，通信作者，博士，副教授，主要研究方向：电力电子技术在电力系统中的应用。E-mail：xinyechun@163.com
- 基金信息：
  
  国家电网公司科技项目(5102-201999343A-0-0-00)
- DOI：10.7500/AEPS20200517005
  中图分类号：
- 收稿日期：2020-05-17，
  
  修回日期：2020-07-30，
  
  网络出版日期：2020-09-22，
  
  纸质出版日期：2020-12-10
- 稿件说明：
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江守其,李国庆,辛业春等.大规模风电接入的柔性直流电网故障电流协同抑制方法[J].电力系统自动化,2020,44(23):125-134.

JIANG Shouqi,LI Guoqing,XIN Yechun,et al.Coordinated Suppression Method for Fault Current of Flexible DC Power Grid Integrated with Large-scale Wind Power[J].Automation of Electric Power Systems,2020,44(23):125-134.
江守其,李国庆,辛业春等.大规模风电接入的柔性直流电网故障电流协同抑制方法[J].电力系统自动化,2020,44(23):125-134. DOI： 10.7500/AEPS20200517005.

JIANG Shouqi,LI Guoqing,XIN Yechun,et al.Coordinated Suppression Method for Fault Current of Flexible DC Power Grid Integrated with Large-scale Wind Power[J].Automation of Electric Power Systems,2020,44(23):125-134. DOI： 10.7500/AEPS20200517005.

摘要

基于模块化多电平换流器(MMC)柔性直流电网是实现大规模可再生能源发电汇集、多能互补和友好型并网的有效手段。针对直流断路器大电流开断成本高和技术难度大的问题，提出了一种适用于大规模风电接入的柔性直流电网故障电流协同抑制方法。通过分析直流故障特性，揭示了故障电流的关键影响因素，在此基础上，提出了MMC主动限流控制方法，并针对网侧和风电场侧换流站分别设计了参数选取原则，其中网侧换流站的限流性能可自适应于直流母线电压，在抑制故障电流的同时兼顾直流电网的快速恢复。针对风电场侧换流站，提出了集成限流功能的耗散电阻配置方法，使其同时具备解决直流电网功率盈余问题和降低桥臂换流阀电流应力的能力，并提出了其与主动限流控制以及直流断路器的协调配合方法，在保证风电场安全运行的同时协同抑制故障电流，从而降低对直流断路器开断速度、容量及其制造成本的需求。最后，基于RTLAB OP5600实时数字仿真平台搭建了四端柔性直流电网仿真模型，验证了所提方法的有效性和可行性。

Abstract

Modular multilevel converter (MMC) based DC power grid is an effective means to achieve large-scale renewable energy integration

multi-energy complementarity and friendly grid-connection. In order to solve the problems such as high cost and technical difficulty of DC circuit breaker (DCCB)

a coordinated method for fault current suppression of the DC power grid connected with large-scale wind power is proposed. Based on the analysis of DC fault characteristics

the key influencing factors of fault current are revealed

and an active current-limiting control (ACLC) method for MMC is proposed. Then the parameter selection principles are designed for the grid-side MMC (GSMMC) and the wind-farm-side MMC (WFMMC). The current-limiting performance of GSMMC can be adaptive to the DC bus voltage

which can limit the fault current while ensuring the rapid recovery of the DC grid. A configuration method of dissipative resistors with integrated current-limiting function is proposed for WFMMC

which can solve the problem of surplus power in the DC power grid and reduce the current stress of converter valves. Based on this

a coordinated method of dissipative resistors

ACLC

and DCCB is proposed to coordinately limit fault current while ensuring the safe operation of the wind farm

thereby reducing the requirement of breaking speed

capacity and manufacturing cost of DCCB. Finally

a four-terminal DC power grid simulation model is built based on the RTLAB OP5600 real-time digital simulation platform

which verifies the effectiveness and feasibility of the proposed method.

关键词

Keywords

references

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